Учёные из Копенгагенского университета обнаружили ранее неизвестный клеточный механизм, который может объяснить, почему у некоторых детей развиваются врождённые пороки сердца. Исследование опубликовано в научном журнале PLOS Biology. Открытие касается работы первичной реснички — микроскопической структуры на поверхности клетки, напоминающей антенну.
По данным Всемирной федерации сердца и Датского фонда сердца, врождённые пороки сердца ежегодно выявляют примерно у 2,3–2,5 миллиона новорождённых в мире, а в 2023 году с этим диагнозом жили около 16 миллионов человек. Это одна из самых распространённых врождённых патологий. Примерно у двух из каждых 100 новорождённых диагностируют такие нарушения, однако точные причины их развития до сих пор остаются предметом изучения.
В ходе работы специалисты выяснили, что три белка — TAK1, TAB2 и PKA-Cα — действуют как сигнальный центр внутри первичной реснички. «Эти белки работают как молекулярные инструкции, которые сообщают стволовым клеткам, когда и как превращаться в клетки сердечной мышцы. Однако генетические изменения могут нарушить эту коммуникацию, вызывая «дефекты антенны», что способно привести к врождённым порокам сердца», — пояснил профессор клеточной биологии отделения биологии Сёрен Творуп Кристенсен.
Чтобы проверить механизм, исследователи объединили генетические данные пациентов с экспериментами на рыбках данио, человеческих клетках и стволовых клетках мышей. Сначала они изучили генетическую информацию нескольких тысяч человек с врождёнными пороками сердца, сравнив частоту редких мутаций у пациентов и здоровых людей. Затем с помощью генной инженерии учёные воссоздали те же мутации у рыбок данио и увидели, что изменения в этих генах нарушают нормальное формирование сердца и снижают его функцию.
«Мы исследуем механизм с разных сторон и разными методами, и все они подтверждают то, что мы наблюдаем у пациентов. Поэтому мы достаточно уверены, что этот механизм существует и у людей», — отметил Ларс Аллан Ларсен, профессор отделения клеточной и молекулярной медицины, эксперт по врождённым порокам сердца. По его словам, открытие меняет представление о причинах некоторых таких патологий.
Изученные редкие мутации были выявлены у людей с так называемым синдромным врождённым пороком сердца, когда дефект является частью более широкого генетического синдрома, затрагивающего и другие органы. Эксперименты показали, что тот же клеточный механизм может влиять на развитие мозга, почек и скелета. «Когда ресничный механизм даёт сбой, это обычно затрагивает развитие и других органов. Это может объяснить, почему у некоторых пациентов с врождёнными пороками сердца есть также нарушения со стороны мозга, почек и скелета», — добавил Сёрен Творуп Кристенсен.